본 연구는 밀폐형 식물생산 시스템에서 다양한 형광등 종류에 따른 시금치 ‘수시로’의 생육과 기능성물질 함량에 미치는 영향을 구명하기 위해 수행되었다. 종자는 128구 플러그 트레이에 암면을 이용하여 파종되었다. 시금치 묘는 재순환 담액식 수경재배 시스템을 이용하여 EC 1.5dS·m-1, pH 6.5의 밀폐형 식물생산 시스템에 정식되었다. 묘는 3가지 종류의 형광등 #S(NBFHF 32S8EX-D, CH LIGHTING Co. Ltd., China), #O( FHF32SSEX-D, Osram Co. Ltd., Germany), #P(FLR32SS EX-D, Philips Co. Ltd., The Netherlands)에 광도 150μmol·m-2·s-1 PPFD와 광주기 14/10 (명기/암기)으로 설정했다. 정식 후 재배환경은 온도 25±1oC와 상대습도 60±10% 였다. 정식 후 6주간 각 처리마다 30개체를 재배하였고, 생육 및 기능성 물질 함량을 3주째와 6주째 측정했다. 정식 후 3주째, #O 형광등에서 다른 처리구에 비해 초장과 엽폭이 유의적으로 컸다. 그러나 지하부의 생체중과 건물중은 #P 형광등에서 가장 높았다. 또한 총페놀 함량은 #P 형광등에서 유의적으로 가장 높았다. 정식 후 6주째, #O 형광등에서 초장, 지상부의 생체중 및 건물중에서 시금치의 생육이 향상되는 효과를 보였다. 총페놀 함량도 #O 형광 등에서 다른 처리구에 비해 유의적으로 증가하였다. 그러나 항산화 활성은 모든 처리구에서 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 따라서 이러한 결과는 밀폐형 식물생산 시스템에서 #O 형광등 처리가 시금치의 생육과 기능성물질 함량 축적에 효과적인 것으로 나타났다.

본 연구에서는 인공광 광질에 따른 곰보배추의 생육, 엽형 및 항산화능을 비교하였다. 정식 후 56일째에 측정 된 엽장, 엽폭 및 엽수는 적색 LED(R)와 대조구인 형광등(FL) 처리구에서 유의적으로 높았고 혼합광(RB2:1)과 백색 LED(W) 처리구에서 낮았다. 엽형지수(엽장/엽폭)도 적색 LED(R)와 대조구인 형광등(FL) 처리구에서 유의적으로 높았고 혼합광(RB2:1)과 백색 LED(W) 처리구에서 낮았다. 지상부 생체중, 건물중 및 엽면적 모두 적색 LED(R) 처리구에서 가장 높았고 형광등(FL)과 청색 LED(B) 처리구가 그 다음으로 높게 나타났으며 혼합광 (RB2:1)과 백색 LED(W) 처리구에서 낮았다. 잎의 수하 현상은 정식 21일 이후부터 적색 LED(R)와 혼합광 (RB2:1) 처리구에서만 발생하였다. 엽록소 함량은 적색 LED(R) 처리구에서 가장 낮았다. 비엽중은 청색 LED(B) 처리구에서 가장 높았고 형광등(FL) 처리구에서 가장 낮았다. DPPH free radical 소거활성은 처리 간 유의차가 없었다. 위의 결과들을 종합하여 볼 때 형광등이 곰보배추를 실내에서 인공으로 재배 시 적합한 광원으로 판단된다.

High luminance LED fluorescent light is replaced by halogen light in recent light parts. The housing cover of LED fluorescent light is used many several materials. Though deformity character has less value, polycarbonate cover has cheap, high strength and it is used general purpose. This study is several purposes. 1. No entering foreign matters during continuous extrusion manufacturing process in cutting process, 2. No deformity, exact cutting of pc length and finding method of cutting manufacturing process for polycarbonate cover

폐쇄형 묘생산 시스템에서 청색LED, 적색LED, 백색형광등을 인공광원으로 이용한 가운데 파프리카의 육묘시 생장 특성과 정식 후 생장 및 초기 수량을 분석하고자 본 연구가 수행되었다. 폐쇄형 시스템에서 파프리카 육묘용 환경조건은 광주기 16/8h, 평균 PPF 204μmol·m-2·s-1, 기온 26/20℃, 상대습도 70%이었다. 육묘 후 21일째에 백색형광등과 LED 하에서 생장된 파프리카 묘의 엽장, 엽폭, 엽면적 등 잎 관련지표뿐만 아니라 지상부 생체중과 건물중, 엽록소함량 등이 자연광 처리구에 비해서 크게 나타났다. 청색 LED, 적색LED 및 자연광 처리구에서의 엽면적은 대조구인 형광등 처리구와 비교할 때 각각 63%, 63%, 28%에 해당하였다. 또한 청색LED, 적색LED 및 자연광 처리구의 지상부 건물중은 각각 대조구의 64%, 50%, 22%로 나타났다. 정식 후 18일째에 엽수는 대조구에서 44매로 가장 크게 나타났다. 적색LED, 청색LED 및 자연광 처리구의 엽수는 대조구에 비해서 각각 86%, 81%, 48%로서 정식 시기와 비교할 때 엽수의 차이가 줄어들었다. 정식 후 114일째에 초장은 청색LED와 적색LED 처리구에서 상대적으로 작게 나타났다. 이러한 결과는 단색LED 하에서 육묘된 파프리카의 줄기 신장이 정식 후에 억제된 것으로 판단된다. 초기 4주 동안 수확된 파프리카는 청색LED 3.5개/plant, 적색LED 3.3개/plant, 자연광 1.0개/plant으로서 대조구 2.2개/plant에 비해서 각각 159%, 150%, 45%로 나타났다. 초기수량은 적색LED 453g/plant, 청색LED 403g/plant, 자연광 101g/plant으로서 대조구 273g/plant와 비교할 때 각각 166%, 148%, 37%로 나타났다. 한편 적색LED 처리구에서의 평균 중량은 136g으로서 다른 처리구와 비교할 때 상대적으로 큰 과실이 생산되었다. 한편 정식 후 온실에서의 재배기간이 길어짐에 따라 인공광 처리구와 자연광 처리구에서 수량 차이가 없었다. 이러한 결과를 종합하면 LED 또는 형광등을 인공광원으로 이용한 조건에서 육묘된 파프리카의 정식 후 초기 생육이 양호하였으며, 초기 수확이 자연광 처리구에 비해서 1주 정도 빠르게 이루어졌음을 알 수 있다. 따라서 LED 또는 형광등과 같은 인공광원이 파프리카 육묘에 이용될 경우 묘소질의 향상, 조기 수확 및 초기 수량의 증대가 기대된다.

수은은 인체독성과 생물농축성 그리고 대기를 통한 장거리 이동성이 크기 때문에 국제적으로 관리가 필요한 화학물질로 인식되어 왔다. 이에 따라 유엔환경계획(UNEP) 집행이사회에서는 2013년 “수은에 관한 미나마타협약”을 채택하였다. 미나마타협약은 국제적으로 수은사용 및 배출을 저감하는 것이며, 이를 위해 모니터링, 배출원 관리, 원자재 및 제품관리, 폐기물 처리, 노출저감, 기술개발 등 6개 주요 분야별 관리방안을 마련하도록 요구하고 있다. 본 연구에서는 국내 폐형광등 재활용처리시설에 처리방식에 따라 처리공정별 수은 농도변화를 측정하여 공정단계별 수은 물질수지를 분석하였다. 처리방식으로 건식과 습식시설을 각각 선정하여 현장에서 공정단계별 입자상과 기체상 수은 농도, 유량을 측정하거나 시료를 일정시간 동안 3회 채취하여 분석하였다. 또한 직관형 형광등 무게 당 투입 갯수를 확인하였다. 형광등 투입구, 파쇄장치, 건식 및 습식 수은 처리공정, 대기방지시설 등에서 분진, 유리, 비철, 활성탄 등 26개 시료를 채취하고, 수은농도를 측정하여 물질수지를 계산하였다. 연구 결과, 폐형광등 재활용시설로 입고되는 직관형 폐형광등은 박스 당 무게는 약 40-45 kg이고, 형광등 개수는 약 240개 정도이었다. 일부 환형, 일체형 형광등이 처리시설 투입구로 투입되지 않도록 미리 제거하였고, 처리과정에서 발생한 폐기물 중 수은 함량농도를 측정한 결과, 분진, 슬러지, 폐활성탄 및 폐수에서 높게 검출되었다.

국내 자원의 절약과 재활용 촉진에 관한 법률에 근거한 생산자책임재활용제도(EPR System)의 대상 품목인 폐형광등은 2017년 기준 재활용 의무율은 35.6%로 책정되었으며 한국환경공단에 따르면 2015년 기준 형광등의 출고량은 약 18 천톤 정도로 나타났으나 공제조합과 재활용업 간의 재활용 위･탁 계약의 미체결로 인해 폐형광등의 실제 재활용율은 약 5.0%로 재활용 의무율을 달성하지 못하고 있는 실정이다(｢생산자책임재활용제도 시행 13년｣ 운영성평가, 한국환경공단, 2017). 폐기물로 발생되는 폐형광등에 관한 선행연구에 따르면 폐형광등에 포함된 수은은 대부분 형광분말에 포함되어 있어 이를 적절하게 처리할 필요가 있다. 또한, 형광분말에는 희유금속(이트륨, 유로퓸 등)이 포함되어 있어 형광분말에 포함된 수은을 제거하여 희유금속을 회수하여 희유금속을 필요로 하는 산업체 등에서 활용할 수 있다. 이를 위하여 폐형광등 형광분말에 포함된 수은을 제거하기 위하여 Pilot plant 규모의 폐형광등 형광분말 증류 실험을 실시하였다. 실험의 원료는 경기도 K대학에 설치된 Pilot plant 규모의 폐형광등 재활용 공정에서 회수되는 폐형광등 형광분말을 사용하였다. Pilot plant 규모의 폐형광등 형광분말의 수은증류 실험의 조건으로 증류온도는 400~600℃로 변화시켰고 각 온도에서 증류장치 내 체류시간을 1~8시간으로 변화시켰다. 본 연구에서는 각 실험조건에서 회수되는 형광분말의 수은함량을 분석하였고 증류온도와 체류시간에 따른 수은함량을 비교하여 반응속도를 고찰하였다. 또한, 각 실험조건에서 소모되는 에너지양을 비교하여 Pilot plant 규모의 폐형광등 형광분말 증류장치의 최적 에너지 사용량을 평가하고자 하였다.

유엔환경계획(UNEP)의 미나마타 협약으로 유해물질인 수은에 대하여 국제적으로 관심의 대상이 되고 있으며, 수은을 포함한 형광등에 대한 안전한 처리방안이 필요하다. 국내 폐형광등 발생량은 2014년 기준으로 약 1억 4천만개 정도이며, 폐형광등의 재활용량은 약 4천 3백만개 정도로 나타났다. 이는 폐형광등의 국내 생산자 책임재활용제도(EPR System)의 의무율은 2014년 기준 35.5%에 비해 실제 재활용율은 32.7%로 의무율을 달성하지 못하고 있는 실정이다. 폐형광등을 재활용하거나 관리하는 것은 유해물질인 수은이 포함되어 있기 때문이며, 이러한 유해물질은 폐기물을 재활용하고 관리하기 위하여 제거 되어야 한다. 이러한 유해물질을 제거하기 위해서는 폐기물 내 유해물질의 분포를 파악하는 것이 중요하며, 이를 파악하고자 U-type 폐형광등 재활용 공정의 폐기물 흐름을 평가할 필요가 있다. 본 연구에서는 국내에서 발생되는 폐형광등 중 약 25%정도 차지하는 U-type 폐형광등의 재활용 공정의 폐기물 흐름 평가는 유입과 유출을 이용한 기본적인 방법을 이용하여 실시하였으며, 재활용 시설의 계(System)는 각 공정시설로 설정하고 각 공정별로 주위(Boundary)를 설정하여 전체적으로 물질에 대한 흐름을 검토하였다. 폐기물 흐름 평가는 U-type 폐형광등 1 ton에 대한 기초 자료를 이용하여 분석하였다. U-type 폐형광등에 포함되어 있는 유리, 플라스틱, 금속류 등의 물질을 대상물질로 하여 폐기물 흐름을 평가한 결과, 유리 84.40%, 플라스틱 12.60%, 철금속 1.93%, 형광분말 1.07%로 나타났다. 또한 U-type 폐형광등 재활용 공정에서 발생되는 유해물질인 수은은 기상수은과 투입된 물질에 포함된 수은으로 구분하여 수은에 대한 흐름을 평가하고자 하였다.

Material flow analysis (MFA) of recycling material and of mercury from linear-type spent fluorescent lamps (SFLs was performed to estimate the material composition of the chain recycling process by an input-output approach. The recycling process system for linear-type SFLs was established using an end-cutting system, a hammer crusher, a screen separation system, a mercury distillation system, and an activated carbon adsorption component. From the results of the MFA of lineartype SFLs, 92% of materials used in linear-type SFLs such as glass, aluminum, and phosphor powder can be recycled. For MFA of mercury, the mercury content in the phosphor powder was the highest among material compositions tested and the total mercury amount in the recycling materials from 1 ton of SFLs was estimated to be 75.43 g. In the recycling process system for linear-type SFLs, the mercury amount in the vapor phase was analyzed and found to be 2228 mg in the endcutting system, 172 mg in the hammer crusher, and 2585 mg in the screen separation system. The total mercury amount in the vapor phase was estimated to be 4985 mg, which was only 6.22% of the total mercury amount emitted from the recycling process system. Hence, it was estimated that the MFA of the total mercury amount obtained from the vapor phase and the recycling materials of 1 ton of SFLs using the recycling process system was 80.175 g.

일반 소형 형광등(Compact Florescent Lamp; CFL)(20W기준)에는 약 10%의 철금속(ferrous metal)이 존재한다. 철금속은 ‘리사이클링에 의한 생산량’ 을 ‘광석에 의한 생산량’ 으로 나눈 값인 리사이클링강도가 0.84로 타소재 알루미늄 0.39, 구리 0.08, 티타늄 0.02인 데 비해 압도적으로 높으며 철금속을 재활용하면 광물로부터 직접 철금속을 만드는 공정에 비해 이산화탄소 82%, 질소산화물 88.9%, 황산화물 94.7%을 줄일 수 있다. 또한 자연을 비교적 적게 파괴하면서도 쓰레기를 거의 남기지 않는 친환경적인 소재로 다른 소재 대신 철금속을 사용하면 사용할수록 환경보존에 도움이 되며 재활용도 용이해 경제성이 매우 뛰어나다. 본 연구는 폐형광등의 재활용 과정의 일부인 자력을 이용하여 자성물질인 철금속을 선별 및 회수 목적으로 자력 선별기를 개발하는 것이다. 수은이 제거된 폐소형 형광등(CFL)을 자력 선별기에 투입한 후 자력을 이용해 물리적으로 철금속을 단시간에 효과적으로 선별 및 회수할 수 있는 방법이다. 본 연구에서는 자력 선별기에 의한 시료의 투입속도에 따른 철금속의 선별 및 회수를 모니터링 하여 자력선별기의 선별효율을 평가하고자 하였다.

Environmental concerns regarding mercury-containing fluorescent lamps have been raised in many countries, especiallyafter International Minamata Convention on Mercury in 2014. Improper management and disposal of the waste such aslandfilling and incineration may pose serious threats to the environment and human health. In Korea, mercury-containinglamps have been regulated by the expanded producer responsibility (EPR) system since 2004. However, only less than30% of the lamps sold to consumers has been collected by municipalities. In order to provide additional measures relatedto proper management of fluorescent lamps, there is a need for a quantitative material flow study by life cycle stage. Inthis study, material flow analysis was conducted by collecting relevant data from literature review, available statistics,and field site visits to lamp recycling facilities. According to the results of this study, approximately 150 million unitsof fluorescent lamps were put on the market in 2013, while 36.9 million units of the lamps were recycled mainly fromhouseholds in the year. It is estimated that approximately 3.5 million units and 2.3 million units of lamps in disposalbags are disposed and treated in landfills and incineration facilities, respectively. This study also found that there weresignificant amounts of uncollected lamps that were present in industrial sectors. The material flow of the industrial sectorsare largely unknown and not properly regulated by government. Based on the mass flow of mercury in lamps, 1.6ton ofmercury in lamps came into consumer markets in 2013. Approximately 407kg of mercury was collected by the recyclingprocess at the fluorescent lamps recycling facility. The mercury disposed in landfills and treated in incinerators were foundto be 38.3kg and 25.5kg, respectively. Further study may be warranted to focus the material and mercury flow of lampsin industrial sectors in order to accurately determine the final destination and disposal of such waste in the environmentbecause there are very few available statistical data regarding distribution flow and treatment of lamps in the sectors.

국내에서 폐형광등은 수은을 포함한 유해폐기물로 분류되어있으며, 2004년 이후 생산자책임재활용제(Extended Producer Responsibility) 품목으로 지정되어 관리 중이다. 유엔환경계획(UNEP)은 2013년 10월 일본 구마모토에서 수은의 배출량을 줄이기 위한 ‘수은에 관한 미나마타 협약’ 을 발효하였으며 2014년부터 우리나라는 백열전구의 생산, 수입이 전면 금지되었고, 2018년부터 형광램프는 수은을 투입하여 제조하거나 수입하는 것이 금지 될 예정이나 현재는 사용 중인 폐형광등이 지속적으로 발생되어 이에 따른 철저한 관리가 필요한 실정이다. 폐조명기기는 2011년 기준으로 연간 146,000,000개 정도 발생하는 것으로 추정하고 있고 이 중에서 약 37,950,000개가 재활용되고 있어 26% 정도 재활용되고 있으며, 폐직관형형광등(Spent Linear Fluorescent Lamp, SLFL)은 80,300,000개가 발생되어 약 20,872,500개가 재활용되는 것으로 나타났으며 폐소형형광등(Spent Compact Fluorescent Lamp, SCFL)은 14,600,000개 발생되어 약 3,795,000개가 재활용되는 것으로 집계되고 있다. 본 연구에서는 폐직관형형광등(LFL)과 폐소형형광등(CFL)을 파쇄 및 분리하여 배출된 구성성분에 대한 수은 분포를 비교 검토하고자 하였다. 폐형광등 시료는 폐직관형형광등(LFL)과 폐소형형광등(CFL) A, B, C사를 무작위로 10개씩 선택하여 사용하였으며, 실험장치는 회전충격파쇄기(Rotary impact crusher)를 사용하여 파쇄하였다. 구성성분별로 선별된 시료는 DMA-80 수은 분석기를 통해 구성성분별 수은농도를 측정하였다. 또한, 선별 된 시료는 국내용출시험(KET; Korea Extraction Test)과 미국용출시험(TCLP; Toxicity Characteristic Leaching Procedure)으로 분석하였으며, 폐직관형형광등(LFL)과 폐소형형광등(CFL)을 비교하여 유해특성을 평가하였다.

Linear type SFL (spent fluorescent lamp) can be classified by 3-banded lamp and general lamp. Linear type SFL is separated by the end-cutting technique to examine the distribution of mercury in the major components such as base cap, glass part and phosphor powder. In this study, the concentration of mercury is analyzed by DMA (Direct Mercury Analysis) method for major components in linear type SFL. From the results of mercury distribution for 3 companies, the concentration of mercury in 3-banded lamp is less than that in general lamp. And phosphor powder has greater than 80% of total mercury amount in SFL and the mercury concentration in phosphor powder is measured between 1,250 ppm and 1,740 ppm. The mercury concentration in phosphor powder can be changed by the type of lamp, company, and period of usage. KET and TCLP are carried out for phosphor powder, glass, and base cap to estimate the hazardous characteristic. From the results of KET and TCLP test for general lamp and 3-banded lamp, phosphor powder from general lamp and 3-banded lamp should be controlled separately by stabilization or other methods to reuse as a renewable material because the phosphor powder is determined as a hazardous waste.